大体积混凝土开裂的起因及防裂技术

李小琴

（甘肃第七建设集团股份有限公司，甘肃 兰州 730000）

1 引言

目前，随着建筑行业不断向着现代化的方向快速发展，混凝土施工过程中可能存在的裂缝问题得到了行业内相关人员的广泛关注。在绝大部分施工项目建造过程中，混凝土是最主要的原材料，建筑物的整体质量高低不仅与混凝土本身的强度有关，还与混凝土施工的技术以及后期的保养工作有关。如果施工人员没有按照严格的操作要求对大体积混凝土进行浇筑，那么便很有可能会造成大体积混凝土内部产生裂缝，严重影响建筑物整体的质量。此外，在混凝土浇筑完成以后，要在规定时间内对混凝土进行良好的保养，如果在后期发现混凝土产生表面裂缝，要根据其裂缝的特点和产生原因制定针对性的防裂措施。因此，相关建筑企业必须高度重视大体积混凝土可能存在的开裂现象，这样才能有效发挥混凝土本身的高强度优点，为工程的质量提供良好的保障。

2 大体积混凝土裂缝产生原因

2.1 干缩裂缝

大体积混凝土浇筑工作完成一周时间以后，可能会在混凝土表面出现干缩裂缝。混凝土在与水混合过程中会出现水分蒸发的现象，导致混凝土内部结构不可逆地进行干缩，从而形成干缩裂缝，水分蒸发得越多，混凝土内部结构收到的拉应力就越大，使得内部产生变化较小的内部湿度，从而形成表面干缩裂缝。

2.2 塑性收缩裂缝

对于塑性收缩型裂缝而言，其与混凝土自身的泌水能力存在直接联系，这是由于组成混凝土的拌合物其本身的密度相比于其他建筑原材料较小，而水泥在水化反应中会产生较大的胶结能力，阻止了内部固体颗粒的相对运动，使得混凝土内部结构形成紧密的堆积状态，内部颗粒由活动状态变为停止状态，这就会使得混凝土在凝固过程中本身的体积变小，如果不加控制，便会产生塑性裂缝。塑性裂缝不仅会降低混凝土建筑表面的美观度，还会给建筑本身的质量造成不利影响，一旦遇到雨水天气，会有大量雨水渗入混凝土内部，腐蚀混凝土内部的钢筋，影响内部结构的稳定性，降低了建筑物的正常使用寿命。

2.3 沉陷裂缝

在混凝土浇筑施工过程中，如果建筑物是在松软土质上建造或者地基地质建造不均匀，回填土没有进行压实或者土壤进水，这都可能会产生沉陷裂缝。此外，混凝土浇筑时使用的模板，其自身的硬度不符合标准要求，模板之间设置的距离过大，这也会使得大体积混凝土产生沉陷裂缝。一般而言，在冬季施工时会大概率出现沉陷裂缝现象。由于冬季气温较低，土壤在低温环境下变成冻土，化冻后的冻土无法均匀支撑混凝土，使得浇筑好的混凝土沉降不均匀，降低了大体积混凝土内部的稳定性，从而引发沉陷裂缝现象的发生。

2.4 温度裂缝

在大体积混凝土浇筑工作完成以后，混凝土本身会进行凝固和硬化，在此过程中，水泥会发生水化反应并散发大量的热量，而在施工过程中需要使用到的大体积混凝土数量较多，浇筑的体积较大，这会使得大体积混凝土在发生水化反应时内部产生的热量无法及时散开，使得混凝土内部温度急剧上升，与周围的环境温度之间形成巨大的差值，混凝土内部和外部之间热胀冷缩的程度不均匀，内部在高温的环境下进行膨胀，会给混凝土表面施加巨大的拉应力，一旦拉应力超过了混凝土本身的硬度和抗拉强度，就会给大体积混凝土表面造成温度裂缝。

3 大体积混凝土施工材料的要求

一般而言，在实际的大体积混凝土施工过程中，建筑企业使用到的施工原材料主要包括水泥、活性混合料和外加剂。由于大体积混凝土本身使用到的水泥其自身的散热能力较差，那么建筑企业应当选择水化能力较低、原材料细度适中的水泥材料来进行施工。活性混合材料往往需要在混凝土配制时加入，主要作用是控制水化反应中混凝土散发的热量，将发热的速率控制在标准范围以内。此外，施工人员需要根据缓凝剂、引气剂等外加剂的本身性能和功效来制定科学合理的使用方案。合理的添加外加剂能够控制混凝土浇筑时内外的温度差值，保证混凝土内部结构的稳定，提高工程整体的施工质量。

4 采用合理的施工方法

4.1 施工设计

建筑企业在安排专业的施工团队对大体积混凝土进行施工之前，要根据整个工程的使用需求和质量标准，制定科学合理的大体积混凝土施工方案，不仅要考虑施工区域的地质条件，还要考虑施工周围的环境因素。如果是建造高层建筑物，那么就应当使用强度高、内部结构稳定的混凝土。目前，在建筑行业内C40～C50这个范围内等级的大体积混凝土强度较高，可以在高层建筑施工过程中有效应用。如果超出这个等级范围，而且工作人员在配置混凝土时没有合理控制比例，就会使得混凝土内部含水量大于标准要求，提高水化反应的强度，一旦水化反应变强，那么便会在混凝土内部产生巨大的热量，混凝土内部的温度没有受到控制，与外部环境的温度差超过了35 ℃，那么大体积混凝土会因受到内部不均匀的应力而产生表面裂缝。因此，建筑企业要充分考虑工程的施工要求和建筑物的使用需要，选用等级最合适的大体积混凝土，在施工开始前制定好完善的设计方案，将混凝土的等级控制在C30～C35。对于混凝土施工的设计工作而言，建筑企业需要考虑到不同施工阶段的特殊要求和工程整个周期进度，既要保证混凝土强度达到要求和使用标准，也要在规定时间内完成工期，在保证使用要求的基础上选用后期强度为60d 和90d 的大体积混凝土，保证混凝土在与水配制时，其内部水泥含量在规定范围内，这样就能有效降低大体积混凝土在发生水化反应时散发出来的热量，保证内部结构的稳定。此外，在对大体积混凝土内部结构进行设计时，工作人员可以从以下几个方面来有效开展：第一，选择高质量的钢筋并合理配置钢筋的位置。工作人员不仅需要选用强度较高的钢筋，还要在施工的区域合理布置钢筋，不同的布置位置会给混凝土的内部结构造成不同的影响，一旦配置不合理，便会产生大体积混凝土开裂的现象。在选择钢筋时，确保钢筋的直径不超过14 mm，钢筋直径应当大于8 mm，间隔120 mm 配置钢筋，在整个工程结构中确保钢筋的配置率达到99.7%，整体配筋率不会低于99.5%；第二，工作人员需要对施工区的地质条件进行勘察，在勘察到的数据的基础上制定科学合理的大体积混凝土设计方案。如果建筑的地基是在岩石上建成的，那么需要在混凝土的内垫层铺设滑动层结构，该层结构可以利用一毡二油或者一毡一油的形式来完成。如果施工的土壤较软，那么要对土壤结构的软土层进行固化以后才能浇筑大体积混凝土；第三，混凝土浇筑完成以后，其转角和孔的位置相比于其他部位强度较低，可以通过增加钢筋的方法来提高这两处内部结构的强度，确保不会产生断面突变现象。在实际施工过程中，需要使用到大量的大体积混凝土且大体积混凝土铺设的面积较大，无法在混凝土浇筑的同时铺设施工缝和变形施工缝，但是工作人员在混凝土浇筑完成以后可以设置后浇施工缝，这样能够有效降低混凝土在凝结过程中受到的应力，保证内部结构不会出现微小的变形从而影响质量。

4.2 施工方式及其注意方面

在混凝土实际施工过程中，工作人员要选用合适的混凝土原材料，根据混凝土自身的性质和保存特点，制定完善的运输和施工方案，只有在正式施工开展之前制定完善的混凝土运输和施工方案，才能保证大体积混凝土的内部强度。一般而言，混凝土在运输时会因为货车的颠簸而使得内部结构产生细微的变化，选择与施工现场距离最短的混凝土厂采购大体积混凝土以此来减少运输时间，这样才能保证混凝土材料的质量不受影响。混凝土在配置过程中需要选择合适的振捣机器对混凝土进行均匀振捣，确保振捣好的混凝土内部不会出现蜂窝现象。混凝土的振捣一般要分两次进行，振捣的速度均匀适中，这样才能提高混凝土内部结构的强度，保证混凝土浇筑完成以后不会出现表面裂缝。此外，对于混凝土浇筑模型的拆除工作而言，工作人员要保证混凝土凝结完好、内部结构稳定且内外温度差小于15 ℃才能对模具进行拆除，在拆除时将膨胀剂和细矿粉撒在混凝土表面，合理安排时间，加快拆除的速度。在对混凝土进行内部降温操作时，可以先在未凝结好的大体积混凝土内部铺设好水管，将冷水注入水管后便可降低内部温度，达到防止开裂的效果。

4.3 进行科学合理的养护

对于大体积混凝土结构养护工作而言，工作人员可以通过合理控制温度的方式来有效进行，这不仅能够保证混凝土内部结构的稳定，还能避免因温差过大而产生内部结构变形，导致混凝土表面裂缝的现象。浇筑好大体积混凝土以后，可以在混凝土表面铺设一层锯末粉，用以对大体积混凝土进行保温。如果混凝土浇筑的季节在夏季，环境温度较高，那么工作人员在对大体积混凝土进行养护时，可以根据夏季温度的早晚变化合理的延长养护时间。如果浇筑的季节在冬季，那么要根据当地冬季的最低气温，加强大体积混凝土的保温措施。

4.3.1 保持温度稳定

工作人员在对大体积混凝土进行开裂防护时，通过合理控制混凝土内外的温度差能够有效避免混凝土表面出现裂缝。一般而言，在混凝土浇筑工作完成以后，其内部温度较高，而施工环境的温度相比于混凝土内部较低，这就需要工作人员将内外的温度差进行有效地控制，确保差值小于20 ℃，即使混凝土凝结完好且自身的硬度和抗裂能力良好，也需要工作人员将混凝土内外温度差控制在35 ℃以下，这样才能既保证混凝土内部结构的稳定和表面的强度，又能避免后期使用过程中裂缝现象的发生。此外，混凝土在浇筑时通常会使用到模具，浇筑完成以后需要对模具进行拆除，在拆除过程中也要合理地控制混凝土内外的温度差。在进行降温操作时，工作人员可以选择内部降温法，只有将内外温度的差值控制在标准要求范围内，才能提高大体积混凝土浇筑的质量。

4.3.2 做好保温措施

一般而言，绝大部分大体积混凝土出现开裂现象都是因为其内外温度差过大造成的。因此，在混凝土浇筑完成以后，工作人员需要对周围的环境温度进行适当的控制，这能够有效避免混凝土表面开裂现象的发生。在大体积混凝土浇筑完成以后，可以在混凝土表面铺设一层保温薄膜，保温薄膜能够降低混凝土内部结构温度降低的速度，工作人员根据大体积混凝土本身的规格以及建筑物的使用需求，选择合适的保温材料。在对混凝土表面做保温层时，其厚度要控制在合理范围内，如果厚度过厚或者太薄，都会影响混凝土本身的降温速度，一旦速度不均匀，就可能会产生混凝土内外温度差增大的现象，从而造成混凝土开裂。因此，控制好混凝土内外温度差，才能保证内外的热应力均匀。如果铺设的保温材料厚度过大，会产生混凝土表面温度低于内部温度的现象，热应力分布不均匀而造成表面开裂。如果厚度铺设太厚，会产生混凝土内部温度高于环境温度的现象，一旦内部温度过高，混土材料本身的强度会受到影响，在一定程度上就提高了开裂现象发生的概率。

4.3.3 通过加装抗裂装置进行抗裂

大体积混凝土每浇筑好一层以后，可以在浇筑好的混凝土的表层铺设一层抗裂钢片，将抗裂钢片融入混凝土的表层中以此来提高混凝土表面的抗裂能力，而混凝土表面的强度和硬度也会随之提高，这样就能保证混凝土在凝固时不会因收缩严重而产生表面裂缝。此外，防护工作人员还应当充分考虑可能会造成大体积混凝土表面干裂的外在因素，降低外在干扰因素的影响，从外部因素出发能够为大体积混凝土的防护工作提供良好的便利，保证混凝土内部结构的稳定以及其自身较高的抗裂能力，避免表面开裂现象的发生。

5 结束语

综上所述，对于大体积混凝土防裂工作而言，其存在较强的综合性和复杂性，相关工作人员不仅需要充分认识混凝土原材料，在施工工作开展之前制定科学合理的混凝土浇筑方案以及施工计划，根据建筑物本身的使用特点选择最合适的混凝土浇筑方法，对混凝土配料的比例进行精准的控制。混凝土浇筑完成以后，确保其质量和硬度满足标准要求以后再进行养护。此外，在对大体积混凝土进行防裂保护时，要使用规格相同的混凝土，还应当考虑施工周围的环境，在此基础上制定完善的防护措施，养护过程中要注意控制混凝土内外的温度差，这样才能保证混凝土内部的抗裂性能达到要求，保证混凝土本身的强度和硬度，提高建筑物整体的质量，为建筑企业带来良好的经济效益。